JP3882973B2 - 角速度センサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に対して浮動支持された振動体を備える角速度センサに関し、特に、これに限定する意図ではないが、半導体微細加工技術を用いて形成される浮動半導体薄膜を櫛歯電極にて電気的に吸引/解放してx方向に励振する角速度センサに関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の角速度センサの代表的なものは、浮動薄膜の左辺部に1組かつ右辺部に1組の浮動櫛歯電極(左側浮動櫛歯電極と右側浮動櫛歯電極)を備え、固定櫛歯電極も2組(各組の浮動櫛歯電極に非接触で噛み合いかつ平行な左側固定櫛歯電極および右側固定櫛歯電極)として、左側浮動櫛歯電極/左側固定櫛歯電極間と右側浮動櫛歯電極/右側固定櫛歯電極間に交互に電圧を印加することにより、浮動薄膜がx方向に振動する。浮動薄膜に、z軸を中心とする回転の角速度が加わると、浮動薄膜にコリオリ力が加わって、浮動薄膜は、y方向にも振動する楕円振動となる。浮動薄膜を導体としもしくは電極が接合したものとし、浮動薄膜のxz平面に平行な検出電極を基板上に備えておくと、この検出電極と浮動薄膜との間の静電容量が、楕円振動のy成分(角速度成分)に対応して振動する。この静電容量の変化(振幅)を測定することにより、角速度を求めることが出来る(例えば特開平5−248872号公報,特開平7−218268号公報,特開平8−152327号公報,特開平9−127148号公報,特開平9−42973号公報)。
【0003】
米国特許明細書第5,635,638号のFig.4には、1対の振動子を半円形状の1対の梁で連結して、各振動子の振動方向xに対して撓み性が高い梁を介して、8個のアンカーにて、該1対の振動子を浮動支持した角速度センサが開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の角速度センサではアンカー部が多点にわかれており、互いに距離があるため振動子を単振動させる梁バネ部に温度変化等の外力が加わると圧縮あるいは引張りの応力がかかる。そのため共振周波数が温度とともに変化し、ヒステリシスと不連続点をもつ特性となる。それはセンサの精度を低下させる。例えば特開平7−218268号公報に開示のごとき、アンカー部が多点にわかれた従来の角度センサでは、アンカー間に距離があるため駆動時の振動が検出側の振動にもれ、そのため精度低下となることが考えられる。また、例えば特開平7−218268号公報に開示のごときの、駆動の振動モードと検出の振動モードの不動点が不一致のものでは、互いの振動もれと外力の影響があると角速度検出精度が低下すると考えられる。また、駆動の振動モードにコリオリ力による振動を低減させる振動成分を含むと、角速度検出出力が小さい。従来の振動子の振幅が、+x方向と−x方向とで異なって振動が不安定になるときがあり、センサとして成立しないときがある。
【0005】
米国特許明細書第5,635,638号の角速度センサでは、振動子の重心から振動バネが接続されていないため、製造時の寸法変動により、振動マスに加わる駆動力が不均一になると振動がアンバランスになると推察される。また、非線形振動になる。そのため共振周波数のシフト振動のアンバランスにより検出出力の不安定な変動を発生させるためS/Nが悪いと推察される。駆動振動子と検出振動子が同一の質量となっているため、製造時の寸法変動により検出方向への振動を駆動振動子が発生すると、角速度信号のS/Nが低下すると推察される。検出振動子の振動が複数点支持のねじれ振動となるため、振動が基板をとおして外部にもれ、外部で反射した振動成分が基板に戻り振動子に加わるため、角速度信号のS/Nが低下すると推察される。振動駆動信号が検出コンデンサに伝わるので、角速度信号のS/Nが低いと推察される。
【0006】
本発明は、振動子の連続振動を安定なものとし、角速度検出精度を高くすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明の角速度センサは、x,y平面上の一点Oおよび該一点Oを通るy軸に関して対称な位置にあって該y軸より離れた、対のx振動子(6a,6b);
これらの振動子(6a,6b)に連続しx方向に撓む、点Oおよび該点Oを通るy軸に関して対称な、対の第1支持梁(3a,4a,5a,7a,8a/3b,4b,5b,7b,8b);
対の第1支持梁のそれぞれのy方向の中点に一端が連続しx方向に延びる、対の中心x梁 (2a,2b) ;
基板(100)に対して、点Oにおいて第1支持梁を浮動支持する、対の中心x梁 (2a,2b) の他端が連続したアンカー(1);
対の中心x梁 (2a,2b) に関して対称に位置し、x方向に延び、端部が対の第1支持梁のそれぞれに連続した、対のxアーム (9,10) ;
点Oに関して対称な検出振動子(19);
点Oに関して対称であって、一端がxアーム (9,10) のx方向中点に連続し他端が検出振動子(19)に連続した、y方向に延びる対の連結梁(17,18);
対のx振動子(6a,6b)を、x方向に逆相で振動させるための励振手段(35a,35b);および、
検出振動子(19)の、点Oを中心とする回転振動を検出する手段(30,31);
を備える。なお、理解を容易にするためにカッコ内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号を参考までに付記した。
【0008】
これによれば、励振手段(35a,35b)にて対のx振動子(6a,6b)をx方向に逆相で振動させているときに、点Oを通るz軸廻りの角速度が加わると、各x振動子(6a,6b)の振動がy振動成分を有する楕円振動となり、振動子間では逆相であるので、連結梁(17,18)にz軸廻りのねじり振動が加わり、検出振動子(19)がz軸廻りにねじり振動し、回転振動検出手段(30,31)がこれを検出する。
【0009】
対のx振動子(6a,6b)が点Oに関して対称な位置にあって逆相でx方向に振動し、これらを支持する第1支持梁がx方向に撓むものであって、点Oにおいてアンカー(1)で浮動支持されているので、点Oはx振動の不動点である。検出振動子(19)は、対のx振動子(6a,6b)とは別体であり、点Oに関して対称な連結梁(17,18)でx振動子(6a,6b)に連結されているので、x振動子(6a,6b)のx振動は検出振動子(19)には実質上伝播せず、対のx振動子(6a,6b)の逆相の楕円振動による連結梁(17,18)のz軸廻りのねじり振動によって振動する。すなわちz軸廻りに振動する。x振動が実質上検出振動子(19)に加わらないので、回転振動検出手段(30,31)が発生する角速度信号のS/Nが高い。x振動子(6a,6b)の振動の中心を不動点(O)として基板に固定してあるため、安定なx振動が実現する。そのため角速度信号のS/N比が高い。
【0010】
また、連結梁(17,18)を長くして点Oから検出振動子(19)までの距離を、点Oからx振動子(6a,6b)までの距離より長くすることにより、てこの原理によって第1支持梁のねじり振動が増幅されるため、検出振動子(19)のねじり振動変位を(振幅)を大きくとることができる。そうすると角速度信号のS/Nが向上する。
【0011】
【発明の実施の形態】
(2)検出振動子(19)に連続してそれを浮動支持し、点Oを中心とする回転方向に撓む支持部材(20〜23)およびそれを支持するアンカー(24〜27)を更に有する。
【0012】
(3)対のx振動子,第1支持梁,これを浮動支持するアンカー,検出振動子および連結梁(17,18)は、一体連続の導電体であり、検出振動子(19)は、z方向に開いた窓を有し、前記回転振動検出手段(30,31)は基板(100)に固定され該窓に進入した固定電極である。
【0013】
(4)対のx振動子,第1支持梁,これを浮動支持するアンカー,検出振動子および連結梁(17,18)は一体連続の導電体、検出振動子(19)は点Oを中心とするリング状、かつ、連結梁(17,18)は該リングの半径方向に延びる。
【0014】
本発明の好ましい実施例では、検出振動子(19)は点Oを中心とするリング状であって、該リングの半径方向に延びる連結梁(17,18)および第1支持梁を介して浮動支持アンカー(1)で支持されると共に、リング外方にて、等ピッチに存在する複数の、検出振動子(19)に連続してそれを浮動支持し、点Oを中心とする回転方向に撓む支持部材(20〜23)、ならびに、これらの支持部材(20〜23)を支持するアンカー(24〜27)を更に有する。
【0015】
これによれば、検出振動子(19)が多点でアンカーされているにもかかわらず、熱膨張,内部応力等の解放によって中心点Oに関する検出振動子(19)の対称性がくずれることはない。したがって角速度信号の信頼性(安定性)が高い。
【0016】
検出振動子(19)がつりあいのとれた自由な状態での振動であるため外部への振動もれが少なく、角速度信号のS/Nが向上する。連結梁(17,18)が電気的な抵抗となるため、x振動子(6a,6b)あるいは第1支持梁に、コンデンサ結合によって誘起された、x振動駆動電圧パルス原因のノイズが減衰され、検出振動子(19)への伝播が小さく、角速度信号のS/Nが高い。また、第1支持梁により電気的な抵抗となるため、x振動子を励振させる励振側からのx振動駆動電圧パルス原因のノイズが減衰され、x振動子のフィ−ドバック変位信号のS/Nが高い。
【0017】
本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。
【0018】
【実施例】
図1に、本発明の一実施例の機構要素を示す。絶縁層を形成したシリコン基板100には、導電性とするための不純物を含むポリシリコン(以下導電性ポリシリコン)の、浮動体アンカー1,駆動電極11a〜14aのアンカー,駆動検出電極11b〜14bのアンカー,角速度検出電極30,31のアンカーおよび支持ばね20〜23のアンカー24〜27、が接合しており、これらのアンカーは、シリコン基板100上の絶縁層の上に形成された配線により、図示しない接続電極に接続されている。
【0019】
リソグラフによる半導体プロセスを用いて、シリコン基板100から浮きしかも浮動体アンカー1に連続した、導電性ポリシリコンの、x方向に延びる中心x梁2a,2bおよびこれに連続し、y方向に延びるy梁3a,3bが形成されている。x梁2a,2bはy方向の撓み性が高く、y梁3a,3bはx方向の撓み性が高い。
【0020】
y梁3aにはx,y方向共に剛性が高いx梁4a,8aが連続し、これらのx梁4a,8aにx方向の撓み性が高いy梁5a,7aが連続し、これらのy梁5a,7aがH型の第1のx振動子6aの中心位置に連続している。同様に、y梁3bにはx,y方向共に剛性が高いx梁4b,8bが連続し、これらのx梁4b,8bにx方向の撓み性が高いy梁5b,7bが連続し、これらのy梁5b,7bがH型の第2のx振動子6bの中心位置に連続している。y梁3aと3bにxア−ム9,10が連続し、それらを連結している。これらの要素も、シリコン基板100から浮いており、導電性ポリシリコンであり、アンカー1の中心Oにおいて、アンカー1によって支持され、基板100からは浮いている。
【0021】
第1,第2のx振動子6aと6bとは、中心Oを通るy軸に関して対称な形状であって対称な位置にあり、y梁3aと3bも、またx梁2aと2bも、y軸に関して対称な形状であって対称な位置にある。xア−ム9と10は、x振動子6a,6bのx軸上でのy方向の幅と幅を等しくすることで駆動振動を安定化させるものである。また、比較的剛性が高いア−ムであり、しかも、中心Oを通るx軸に平行であり、x軸に関して対称な形状であって対称な位置にある。
【0022】
これらのx振動子6a,6bには、y方向に等ピッチで分布しx方向に突出する櫛歯状の可動電極15a,15bがあり、駆動電極アンカーに連続した、導電性ポリシリコンの駆動電極11a〜14aおよび駆動検出電極11b〜14bにも、可動電極15a,15bのy方向分布の空間に突出する櫛歯状の固定電極16a,16bがありy方向に分布している。
【0023】
駆動電極11a,13aと12a,14aに交互に、第1のx振動子6aの電位(略機器ア−スレベル)より高い電圧を印加することにより、x振動子6aがx方向に振動する。このx振動が、x振動子6a,6bを支持する第1支持梁(3a,4a,5a,7a,8a/3b,4b,5b,7b,8b)を介して、少しではあるがx振動子6bに伝播し、x振動の周波数が第2のx振動子6bの共振周波数に合致するものであると、第2のx振動子6bが該共振周波数でx方向に大きく振動し、第1,第2のx振動子6a,6bが互に逆相で振動する。すなわち第1,第2のx振動子6a,6bが共振音叉振動し、エネルギ消費効率が高いx振動をする。
【0024】
第2のx振動子6bがx方向に振動することにより、x振動子6bと駆動検出電極12b,14bとの間の静電容量が振動し、かつその容量振動と逆位相でx振動子6bと駆動検出電極11b,13bとの間の静電容量が振動する。
【0025】
アンカー1は、振動子6a,6b間の中点にあるのでx振動の中立点であり、x振動子6a,6bの共振音叉振動(x振動)に関してアンカー1(の中心O)は静止点であり、結局、アンカー1はx振動子6a,6bを、静止点にて支持していることになる。
【0026】
前述のxア−ム9,10の各中点(共振音叉振動に関してx方向に振動しない中立点)に、検出振動子支持用の連結梁17,18の一端が連続しており、これらの連結梁17,18の他端が、中心Oを中心とする平板リング状の検出振動子19に連続している。これらの要素も、シリコン基板100から浮いており、導電性ポリシリコンであり、アンカー1の中心Oにおいて、アンカー1によって支持され、基板100からは浮いている。連結梁17,18は、検出振動子19の同一直径線上に位置する。ばね梁20〜23の一端が検出振動子19に連続し、それらの他端がアンカー24〜27に連続している。x,y平面上でばね梁20〜23は、S字型であり、x,y方向には撓み性が高いが、z方向には剛性が高く、検出振動子19の連結梁17,18廻りのねじれ回転を抑止し検出振動子19を基板100に平行に維持する。ばね梁20〜23がx,y方向には撓み性が高いので、また連結梁17,18が中心Oを中心とする回転方向の撓み性が高いので、検出振動子19は、中心Oを通るz軸廻りのねじれ回転は容易である。以上に説明した連結梁17,18および検出振動子19も導電体ポリシリコンであり、アンカー1,24〜27と実質上同電位である。
【0027】
検出振動子19には、多数の窓28が等ピッチで開いており、各窓の円周方向中央位置に渡し梁29があり、この渡し梁29で、各窓28は2区分されており、各区分の空間に、各1対の導電体ポリシリコンの固定検出電極30,31があり、基板100上の検出電極用の各アンカーで支持されそれと電気的に連続である(電気接続関係にある)。
【0028】
対の検出電極30,31間は絶縁されているが、検出用振動子19の中心Oを通るz軸廻りの回転を検出するための各対電極30,31の、各対間で対応位置にある検出電極は電気リ−ド32,33に共通接続されている。
【0029】
x振動子6a,6bがx方向に共振音叉振動しているとき、中心Oを通るz軸廻りの角速度が加わると、x振動子6a,6bの振動が、y成分も有する相対的に逆相の楕円振動となり、第1支持梁(3a,4a,5a,7a,8a/3b,4b,5b,7b,8b)が中心Oを通るz軸廻りにねじれ振動し、これによって連結梁17,18が中心Oを通るz軸廻りにねじれ振動する。これによって検出用振動子19が、中心Oを通るz軸廻りに回転振動する。
【0030】
以上に説明した角速度センサには、図1に示す角速度検出回路(35a〜42)が接続されている。タイミング信号発生器34が、x振動子6aをx方向に共振周波数で逆相駆動する駆動パルス信号を発生して、駆動回路35a,35bに与えると共に、同期検波用の同期信号を同期検波回路38,42に与える。
【0031】
図2に、駆動パルス信号に同期して駆動回路35a,35bが駆動電極11a,13a/12a,14aに印加する電圧を示す。これにより、x振動子6aがx方向に振動する。この振動によってx振動子6bも振動するが、x振動が実際の共振周波数がずれている場合にはx振動子6bの振動は弱く不安定である。x振動子6bが振動すると、駆動検出電極11b〜14bの相対向するもの11b,13bと12b,14bの、振動子6bに対する静電容量が逆相で振動する。差動増幅器37が、これらの静電容量の振動を表わす、プリアンプ36a,36bが発生する静電容量信号を差動増幅し、1個のプリアンプが発生する静電容量信号の振幅を略2倍とし、ノイズを相殺した差動信号を発生し、同期検波回路38およびフィ−ドバック処理回路39に与える。同期検波回路38は、駆動パルス信号と同相の同期信号に同期して、差動増幅器37が与える差動信号すなわちx振動を表わすx振動検出電圧を検波し、駆動パルス信号に対するx振動の位相ずれを表わす信号を発生してフィ−ドバック処理回路39に与える。
【0032】
フィ−ドバック処理回路39は、同期検波回路38が与える位相ずれ信号レベルを設定値に合わすための移相信号を、駆動回路35a,35bに与え、それを受けた駆動回路は、移相信号に対応して、駆動パルス信号に対する出力駆動電圧V1,V2の位相をシフトする。同期検波回路38の位相ずれ信号レベルが実質上設定値になった状態で、x振動子6a,6bの共振音叉振動は安定したものとなる。
【0033】
安定した共振音叉振動の間に、中心Oを通るz軸廻りの角速度が加わると、検出振動子19に回転振動が現われ、その振幅が角速度の絶対値に対応する。
【0034】
検出振動子19の回転振動を検出する対の検出電極(30,31)の静電容量が、回転振動によって相対的に逆相で振動し、これを表わす静電容量信号をプリアンプ40a,40bが発生して差動増幅器41が、両信号の差動信号すなわち1個のプリアンプが発生する静電容量信号の振幅を略2倍とし、ノイズを相殺した差動信号、を発生し、同期検波回路42に与える。同期検波回路42は、駆動パルス信号と同相の同期信号に同期して、差動増幅器41が与える差動信号すなわち回転振動を表わす振動検出電圧を検波し、角速度を表わす信号を発生する。この角速度信号の極性(±)は加わった角速度の方向を、信号レベルの絶対値は角速度の大きさを表わす。
【0035】
以上に説明した角速度センサの構造は従来構造とは違い、強制的に振動を押さえ込む形になっていないため、応力の影響,温度変化に強い構造である。また、駆動と検出の振動の不動点がセンサの重心Oにほぼ一致し、重心位置で支持点は静止している。そのため外部からの振動(車両等に搭載時)がセンサの駆動振動と検出振動にほとんど影響を与えないため従来タイプに比べS/N比が向上する。また、上記のような支持であるため温度等による熱膨張の影響が少なく温度補正の少なくてすむ。よって従来タイプに比べS/N比が向上する。
【0036】
また、x振動子6a,6bの質量中心に、バネ部であるy梁5a,7a/5b,7bが連続してそれらを浮動支持するので、振動質量(6a,6b)の自身の変形によるばね効果の変化が実質上なく、x振動子6a,6bのx振動は、単振動に近くなる。x励振の駆動力がx振動子6aの中心に加わるため、振動のモードにねじれ等の成分が発生しにくく、x振動が単振動になる。
【0037】
また、x振動子6a,6b共振音叉振動系としているため、少ないエネルギーで駆動できるため、低コスト化できる。変位出力は大きく取れるため、S/Nが向上する。
【0038】
更に、x振動子6a,6bの共振音叉振動の不動点が重心Oであり、かつx振動子6a,6bが該重心O(単一点)で支持されている。これにより、x振動の振動漏れが原理上発生しないため、検出振動の増幅率を大きく取れる。検出振動に不要な振動を誘起しないので、角速度信号のS/Nが向上する。駆動振動に不要な振動が誘起されず、単振動で駆動できる。そのためS/Nが向上する。
【0039】
また、x振動系および検出振動系の重心のそれぞれが一点Oであって、同一点であるので、温度による熱膨張の影響によりバネ部(2a〜7a,2b〜7b,9,10)に応力の負荷が発生せず、温度特性がよくなる。特に、車載等、温度変化が大きい環境で使用する場合に、角速度検出の信頼性(安定性)が高い。
【0040】
また、図1に示す角速度センサの、バネ部(2a〜7a,2b〜7b,9,10)がすべて折り曲げ形状にて形成されているので、バネ部のねじり振動の周波数が十分低く形成されているため、検出振動のもれはない。また、温度による熱膨張の影響によりバネ部に応力の負荷が発生せず、温度特性がよくなる。同じ共振周波数で比べると外形を小さくできるため、低コストとなる。
【0041】
検出振動子1の内空間内にx振動子6a,6bを配置しているので、中心Oからのx振動子6a,6bの距離より、検出振動子19の半径が大きいので、てこの原理により検出振動子19の回転変位が大きく、角速度信号のS/Nが高い。また、リソグラフを用いる半導体プロセスにて、シリコンウェ−ハ上に構成でき従来の半導体プロセスにて製作可能なため、低コストで生産しうる。浮動体が1枚板から形成され、半導体プロセスにて簡単に造形でき、低コストで生産しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例の平面図である。
【図2】 図3に示す駆動回路A(35a),B(35b)が、x励振用の駆動電極11a〜14aに印加する電圧を示すタイムチャ−トである。
【符号の説明】
1:アンカー
2a,2b:x梁
3a,3b:y梁
4a,4b:x梁
5a,5b:y梁
6a,6b:x振動子
7a,7b:y梁
8a,8b:x梁
9,10:xア−ム
11a〜14a,11b〜14b:固定電極
15a,15b:可動電極
16a,16b:固定電極
17,18:連結梁
19:検出振動子
20〜23:ばね梁
24〜27:アンカー
28:窓
29:渡し梁
30,31:固定検出電極
32,33:電気リ−ド
Claims (4)
- x,y平面上の一点Oおよび該一点Oを通るy軸に関して対称な位置にあって該y軸より離れた、対のx振動子;
これらの振動子に連続しx方向に撓む、点Oおよび該1点Oを通るy軸に関して対称な、対の第1支持梁;
対の第1支持梁のそれぞれのy方向の中点に一端が連続しx方向に延びる、対の中心x梁;
基板に対して、点Oにおいて第1支持梁を浮動支持する、対の中心x梁の他端が連続したアンカー;
対の中心x梁に関して対称に位置し、x方向に延び、端部が対の第1支持梁のそれぞれに連続した、対のxアーム;
点Oに関して対称な検出振動子;
点Oに関して対称であって、一端がxアームのx方向中点に連続し他端が検出振動子に連続した、y方向に延びる対の連結梁;
対のx振動子を、x方向に逆相で振動させるための励振手段;および、
検出振動子の、点Oを中心とする回転振動を検出する手段;
を備える角速度センサ。 - 検出振動子に連続してそれを浮動支持し、点Oを中心とする回転方向に撓む支持部材およびそれを支持するアンカーを更に有する、請求項1記載の角速度センサ。
- 対のx振動子,第1支持梁,これを浮動支持するアンカー,検出振動子および連結梁は、一体連続の導電体であり、検出振動子は、z方向に開いた窓を有し、前記回転振動検出手段は基板に固定され該窓に進入した固定電極である、請求項1記載の角速度センサ。
- 対のx振動子,第1支持梁,これを浮動支持するアンカー,検出振動子および連結梁は一体連続の導電体、検出振動子は点Oを中心とするリング状、かつ、連結梁は該リングの半径方向に延びる、請求項1記載の角速度センサ。
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JP2002296038A (ja) * | 2001-03-30 | 2002-10-09 | Mitsubishi Electric Corp | 角速度センサ |
US6792792B2 (en) | 2001-06-04 | 2004-09-21 | Kelsey-Hayes Company | Diagnostic test for a resonant micro electro mechanical system |
US6513380B2 (en) * | 2001-06-19 | 2003-02-04 | Microsensors, Inc. | MEMS sensor with single central anchor and motion-limiting connection geometry |
US7089792B2 (en) * | 2002-02-06 | 2006-08-15 | Analod Devices, Inc. | Micromachined apparatus utilizing box suspensions |
DE03707756T1 (de) * | 2002-02-06 | 2005-05-04 | Analog Devices Inc | Mikrohergestellter kreisel |
KR100431004B1 (ko) * | 2002-02-08 | 2004-05-12 | 삼성전자주식회사 | 회전형 비연성 멤스 자이로스코프 |
US6944931B2 (en) * | 2002-08-12 | 2005-09-20 | The Boeing Company | Method of producing an integral resonator sensor and case |
US6823733B2 (en) | 2002-11-04 | 2004-11-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Z-axis vibration gyroscope |
KR100476562B1 (ko) * | 2002-12-24 | 2005-03-17 | 삼성전기주식회사 | 수평형 및 튜닝 포크형 진동식 마이크로 자이로스코프 |
US7581443B2 (en) * | 2005-07-20 | 2009-09-01 | The Boeing Company | Disc resonator gyroscopes |
US7994877B1 (en) | 2008-11-10 | 2011-08-09 | Hrl Laboratories, Llc | MEMS-based quartz hybrid filters and a method of making the same |
US8766745B1 (en) | 2007-07-25 | 2014-07-01 | Hrl Laboratories, Llc | Quartz-based disk resonator gyro with ultra-thin conductive outer electrodes and method of making same |
US20050062362A1 (en) * | 2003-08-28 | 2005-03-24 | Hongyuan Yang | Oscillatory gyroscope |
US6892575B2 (en) * | 2003-10-20 | 2005-05-17 | Invensense Inc. | X-Y axis dual-mass tuning fork gyroscope with vertically integrated electronics and wafer-scale hermetic packaging |
US6939473B2 (en) * | 2003-10-20 | 2005-09-06 | Invensense Inc. | Method of making an X-Y axis dual-mass tuning fork gyroscope with vertically integrated electronics and wafer-scale hermetic packaging |
US7458263B2 (en) | 2003-10-20 | 2008-12-02 | Invensense Inc. | Method of making an X-Y axis dual-mass tuning fork gyroscope with vertically integrated electronics and wafer-scale hermetic packaging |
DE102004017480B4 (de) * | 2004-04-08 | 2009-04-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Rotations-Drehratensensor mit mechanisch entkoppelten Schwingungsmoden |
US7347094B2 (en) * | 2004-04-14 | 2008-03-25 | Analog Devices, Inc. | Coupling apparatus for inertial sensors |
US7478557B2 (en) * | 2004-10-01 | 2009-01-20 | Analog Devices, Inc. | Common centroid micromachine driver |
US7442570B2 (en) | 2005-03-18 | 2008-10-28 | Invensence Inc. | Method of fabrication of a AL/GE bonding in a wafer packaging environment and a product produced therefrom |
US7421897B2 (en) | 2005-04-14 | 2008-09-09 | Analog Devices, Inc. | Cross-quad and vertically coupled inertial sensors |
US7621183B2 (en) | 2005-11-18 | 2009-11-24 | Invensense Inc. | X-Y axis dual-mass tuning fork gyroscope with vertically integrated electronics and wafer-scale hermetic packaging |
EP1832841B1 (en) * | 2006-03-10 | 2015-12-30 | STMicroelectronics Srl | Microelectromechanical integrated sensor structure with rotary driving motion |
DE102006047135A1 (de) * | 2006-07-31 | 2008-02-07 | Robert Bosch Gmbh | Drehratensensor |
US7555824B2 (en) | 2006-08-09 | 2009-07-07 | Hrl Laboratories, Llc | Method for large scale integration of quartz-based devices |
DE102006048381A1 (de) | 2006-10-12 | 2008-04-17 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Sensor zur Erfassung von Beschleunigungen |
US8141424B2 (en) | 2008-09-12 | 2012-03-27 | Invensense, Inc. | Low inertia frame for detecting coriolis acceleration |
US7796872B2 (en) * | 2007-01-05 | 2010-09-14 | Invensense, Inc. | Method and apparatus for producing a sharp image from a handheld device containing a gyroscope |
US8250921B2 (en) | 2007-07-06 | 2012-08-28 | Invensense, Inc. | Integrated motion processing unit (MPU) with MEMS inertial sensing and embedded digital electronics |
US20100071467A1 (en) * | 2008-09-24 | 2010-03-25 | Invensense | Integrated multiaxis motion sensor |
US8047075B2 (en) | 2007-06-21 | 2011-11-01 | Invensense, Inc. | Vertically integrated 3-axis MEMS accelerometer with electronics |
US20090262074A1 (en) * | 2007-01-05 | 2009-10-22 | Invensense Inc. | Controlling and accessing content using motion processing on mobile devices |
US8020441B2 (en) * | 2008-02-05 | 2011-09-20 | Invensense, Inc. | Dual mode sensing for vibratory gyroscope |
US8952832B2 (en) | 2008-01-18 | 2015-02-10 | Invensense, Inc. | Interfacing application programs and motion sensors of a device |
US7934423B2 (en) * | 2007-12-10 | 2011-05-03 | Invensense, Inc. | Vertically integrated 3-axis MEMS angular accelerometer with integrated electronics |
US8462109B2 (en) * | 2007-01-05 | 2013-06-11 | Invensense, Inc. | Controlling and accessing content using motion processing on mobile devices |
US8508039B1 (en) | 2008-05-08 | 2013-08-13 | Invensense, Inc. | Wafer scale chip scale packaging of vertically integrated MEMS sensors with electronics |
DE102007017209B4 (de) * | 2007-04-05 | 2014-02-27 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Mikromechanischer Inertialsensor zur Messung von Drehraten |
US10266398B1 (en) | 2007-07-25 | 2019-04-23 | Hrl Laboratories, Llc | ALD metal coatings for high Q MEMS structures |
DE102007035806B4 (de) | 2007-07-31 | 2011-03-17 | Sensordynamics Ag | Mikromechanischer Drehratensensor |
DE102007057042A1 (de) * | 2007-09-10 | 2009-03-12 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Mikromechanischer Drehratensensor mit Kopplungsbalken und Aufhängungs-Federelementen zur Unterdrückung der Quadratur |
US8042396B2 (en) * | 2007-09-11 | 2011-10-25 | Stmicroelectronics S.R.L. | Microelectromechanical sensor with improved mechanical decoupling of sensing and driving modes |
US7677099B2 (en) * | 2007-11-05 | 2010-03-16 | Invensense Inc. | Integrated microelectromechanical systems (MEMS) vibrating mass Z-axis rate sensor |
US8151640B1 (en) | 2008-02-05 | 2012-04-10 | Hrl Laboratories, Llc | MEMS on-chip inertial navigation system with error correction |
US7802356B1 (en) | 2008-02-21 | 2010-09-28 | Hrl Laboratories, Llc | Method of fabricating an ultra thin quartz resonator component |
DE102008002748A1 (de) * | 2008-06-27 | 2009-12-31 | Sensordynamics Ag | Mikro-Gyroskop |
JP2010117293A (ja) * | 2008-11-14 | 2010-05-27 | Alps Electric Co Ltd | 角速度センサ |
DE102009001248B4 (de) * | 2009-02-27 | 2020-12-17 | Hanking Electronics, Ltd. | MEMS-Gyroskop zur Ermittlung von Rotationsbewegungen um eine x-, y- oder z-Achse |
US8534127B2 (en) * | 2009-09-11 | 2013-09-17 | Invensense, Inc. | Extension-mode angular velocity sensor |
US9097524B2 (en) | 2009-09-11 | 2015-08-04 | Invensense, Inc. | MEMS device with improved spring system |
US8176607B1 (en) | 2009-10-08 | 2012-05-15 | Hrl Laboratories, Llc | Method of fabricating quartz resonators |
DE102010029634B4 (de) * | 2010-06-02 | 2024-04-11 | Robert Bosch Gmbh | Drehratensensor |
US8912711B1 (en) | 2010-06-22 | 2014-12-16 | Hrl Laboratories, Llc | Thermal stress resistant resonator, and a method for fabricating same |
WO2012037539A1 (en) | 2010-09-18 | 2012-03-22 | Fairchild Semiconductor Corporation | Micromachined 3-axis accelerometer with a single proof-mass |
EP2616771B8 (en) | 2010-09-18 | 2018-12-19 | Fairchild Semiconductor Corporation | Micromachined monolithic 6-axis inertial sensor |
US8813564B2 (en) | 2010-09-18 | 2014-08-26 | Fairchild Semiconductor Corporation | MEMS multi-axis gyroscope with central suspension and gimbal structure |
EP2616388A4 (en) | 2010-09-18 | 2014-08-13 | Fairchild Semiconductor | HERMETIC ENCLOSURE FOR MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMS |
KR101443730B1 (ko) | 2010-09-18 | 2014-09-23 | 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 | 미세기계화 다이, 및 직교 오차가 작은 서스펜션을 제조하는 방법 |
KR101332701B1 (ko) | 2010-09-20 | 2013-11-25 | 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 | 기준 커패시터를 포함하는 미소 전자기계 압력 센서 |
US8567246B2 (en) | 2010-10-12 | 2013-10-29 | Invensense, Inc. | Integrated MEMS device and method of use |
US8860409B2 (en) | 2011-01-11 | 2014-10-14 | Invensense, Inc. | Micromachined resonant magnetic field sensors |
US9664750B2 (en) | 2011-01-11 | 2017-05-30 | Invensense, Inc. | In-plane sensing Lorentz force magnetometer |
US8947081B2 (en) | 2011-01-11 | 2015-02-03 | Invensense, Inc. | Micromachined resonant magnetic field sensors |
JP5773844B2 (ja) * | 2011-10-31 | 2015-09-02 | 三菱プレシジョン株式会社 | 出力安定性に優れた振動型ジャイロ |
US9488693B2 (en) | 2012-04-04 | 2016-11-08 | Fairchild Semiconductor Corporation | Self test of MEMS accelerometer with ASICS integrated capacitors |
KR102058489B1 (ko) | 2012-04-05 | 2019-12-23 | 페어차일드 세미컨덕터 코포레이션 | 멤스 장치 프론트 엔드 전하 증폭기 |
EP2647952B1 (en) | 2012-04-05 | 2017-11-15 | Fairchild Semiconductor Corporation | Mems device automatic-gain control loop for mechanical amplitude drive |
EP2647955B8 (en) | 2012-04-05 | 2018-12-19 | Fairchild Semiconductor Corporation | MEMS device quadrature phase shift cancellation |
US9625272B2 (en) | 2012-04-12 | 2017-04-18 | Fairchild Semiconductor Corporation | MEMS quadrature cancellation and signal demodulation |
JP6143430B2 (ja) * | 2012-05-08 | 2017-06-07 | 三菱プレシジョン株式会社 | バイアス補正機能を備えた振動型ジャイロ |
DE102013014881B4 (de) | 2012-09-12 | 2023-05-04 | Fairchild Semiconductor Corporation | Verbesserte Silizium-Durchkontaktierung mit einer Füllung aus mehreren Materialien |
DE102012219511A1 (de) * | 2012-10-25 | 2014-04-30 | Robert Bosch Gmbh | Mikromechanische Struktur |
US9250074B1 (en) | 2013-04-12 | 2016-02-02 | Hrl Laboratories, Llc | Resonator assembly comprising a silicon resonator and a quartz resonator |
US9599470B1 (en) | 2013-09-11 | 2017-03-21 | Hrl Laboratories, Llc | Dielectric high Q MEMS shell gyroscope structure |
FI126070B (en) * | 2014-01-28 | 2016-06-15 | Murata Manufacturing Co | Improved ring gyroscope structure and gyroscope |
US9977097B1 (en) | 2014-02-21 | 2018-05-22 | Hrl Laboratories, Llc | Micro-scale piezoelectric resonating magnetometer |
US9991863B1 (en) | 2014-04-08 | 2018-06-05 | Hrl Laboratories, Llc | Rounded and curved integrated tethers for quartz resonators |
US10308505B1 (en) | 2014-08-11 | 2019-06-04 | Hrl Laboratories, Llc | Method and apparatus for the monolithic encapsulation of a micro-scale inertial navigation sensor suite |
US10247554B2 (en) * | 2014-09-24 | 2019-04-02 | The Regents Of The University Of California | Fully balanced micro-machined inertial sensor |
US10031191B1 (en) | 2015-01-16 | 2018-07-24 | Hrl Laboratories, Llc | Piezoelectric magnetometer capable of sensing a magnetic field in multiple vectors |
CN107408516A (zh) | 2015-02-11 | 2017-11-28 | 应美盛股份有限公司 | 使用Al‑Ge共晶接合连接组件的3D集成 |
US10110198B1 (en) | 2015-12-17 | 2018-10-23 | Hrl Laboratories, Llc | Integrated quartz MEMS tuning fork resonator/oscillator |
US10175307B1 (en) | 2016-01-15 | 2019-01-08 | Hrl Laboratories, Llc | FM demodulation system for quartz MEMS magnetometer |
US10192850B1 (en) | 2016-09-19 | 2019-01-29 | Sitime Corporation | Bonding process with inhibited oxide formation |
US10697994B2 (en) | 2017-02-22 | 2020-06-30 | Semiconductor Components Industries, Llc | Accelerometer techniques to compensate package stress |
US11237000B1 (en) | 2018-05-09 | 2022-02-01 | Hrl Laboratories, Llc | Disk resonator gyroscope with out-of-plane electrodes |
CN114353776A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-15 | 瑞声开泰科技(武汉)有限公司 | 一种基于旋转模态的mems陀螺 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5359893A (en) * | 1991-12-19 | 1994-11-01 | Motorola, Inc. | Multi-axes gyroscope |
JP3263113B2 (ja) | 1992-03-06 | 2002-03-04 | 株式会社東芝 | 慣性センサー |
US5349855A (en) | 1992-04-07 | 1994-09-27 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Comb drive micromechanical tuning fork gyro |
JP3385759B2 (ja) | 1994-11-30 | 2003-03-10 | 株式会社デンソー | 半導体ヨーレートセンサ及びその製造方法 |
US5635638A (en) | 1995-06-06 | 1997-06-03 | Analog Devices, Inc. | Coupling for multiple masses in a micromachined device |
US5635640A (en) * | 1995-06-06 | 1997-06-03 | Analog Devices, Inc. | Micromachined device with rotationally vibrated masses |
DE19523895A1 (de) * | 1995-06-30 | 1997-01-02 | Bosch Gmbh Robert | Beschleunigungssensor |
JP3307200B2 (ja) | 1995-11-01 | 2002-07-24 | 株式会社村田製作所 | 角速度センサ |
GB2320571B (en) * | 1996-12-20 | 2000-09-27 | Aisin Seiki | Semiconductor micromachine and manufacturing method thereof |
US5911156A (en) * | 1997-02-24 | 1999-06-08 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Split electrode to minimize charge transients, motor amplitude mismatch errors, and sensitivity to vertical translation in tuning fork gyros and other devices |
JP3702607B2 (ja) * | 1997-02-28 | 2005-10-05 | 株式会社村田製作所 | 角速度検出素子 |
US5872313A (en) * | 1997-04-07 | 1999-02-16 | Delco Electronics Corporation | Temperature-compensated surface micromachined angular rate sensor |
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